论文部分内容阅读
【摘要】实验在工程学科的本科教学中对于促进理论与实践的有机结合至关重要，对实验教学的实际效果的认知则需要通过评价得以实现。以电子技术基础实验为背景，提出了一种实验教学的客观评分机制，分析并建立了实验项目的要素序列，给出了项目的评分列表及课程的评分矩阵，分析总结了该机制对教与学两方面的潜在影响。
【关键词】电子基础实验 客观评价 评分矩阵
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）11-0210-02
一、引言
电子技术基础实验在苏州大学是电子类专业学生最先接触到的专业实验课程，该实验课程的主要内容与目的是：1）帮助学生认识各种类型的电子元器件并确定元件参数;2）培养学生掌握电子类实验所用基础仪器的特性与使用方法;3）引导学生能能够根据已学电路知识设计与分析基本电路、练习焊接技能并学会电路检错与调试。总之，通过本实验课程的学习，同学们能够经历基本电子线路从认识、应用到设计与实现的整个流程，建立对电子电路设计与调试的感性认识，获得相关的基本技能。
实验对于工程学科课程教学的重要性已经是被广泛认识的，诸多的作者探讨了实验的目的、过程及要求等[1][2][3]。实验教学的评价机制则是用于确定教学的效果及过程中可能存在的问题或不足，对于教与学两个方面水平的提高具有引导意义。事实上，分数被同学们视之为努力学习的成果，教师们视之为勤奋工作的回报，它至少具有四方面的属性[4]：学生学习效果的评价，学生大学期间表现与未来潜质的一种反映，学生继续学习与不断进步的动力以及一门课程或一个阶段结束的标记。此外，教师还可以依据分数所关联的同学们学习状况信息来指引日后的教学安排与策略，优化教学方法。可见课程评分是件严肃的事情，应予以充分的重视。
实验课程的评分对于教师而言是费时且具一定的挑战性[5]。对于不同的课程不同的学校以及不同的教师，考核的方法也会有所不同。I. E. Achumba等人对于虚拟电子实验环境的实验结果评价给出了一种智能评估方法[6]，而陆冬妹等人则讨论了层次分析法的应用[7]。对于不同的课程、教学对象与实验设计，恰当的评价系统的设计是必要的。
现行的实验考核中，评价学生实验成绩事实上一直是个难题。基础电路实验这一类实验课程常规的考核方法有：（1）随机挑选已做过的一个实验，考核是再做一遍，老师根据完成情况打分;（2）对提交的实验报告质量进行打分。然而这两种评分方法存在一些共同的问题：主观性、随机性与模糊性，进而给教师与同学都可能带来困扰。前者各个实验难度难免存有差异，公平性存疑;后者则因为仅取决于所提交的实验报告，常会出现实验内容描述和数据分析等方面同学之间类同的情况[8]，体现不出他们实验中实际准备与完成的真实情形，甚至有时候老师别无选择地只好根据书写的认真程度来给出评价。综上所述，有必要建立实验的客观评分机制来反映同学们实际的实验进程与实验成果。
本文结合苏州大学文正学院电子基础实验课程的教学实践，提出了适用于该课程的客观评价体系，包括评分标准的设计与这种评分体系的结构。该方法也可适用于相关实验课程的评价体系的建立与实践中。
二、电子技术实验客观评分机制及评分矩阵
电子技术实验客观评分体系包括考核项目、标准、分值、评分表及评分矩阵的设计与应用。考核项目是由实验设计所决定的，本实验课程包含三个项目：电子元器件识别与参数测量，基础仪器使用方法，以及基本电路的设计、焊接与调试。每个项目细化为多个考核要素，每个要素有考核标准并被赋予分值。一个项目的全部要素一起构成该项目的评分表。
项目评分表及其中关于要素的定义把同学们在实验准备、实施及总结等项目执行全程的学习状况体现到这些要素的完成情况上，教师通过考核同学们是否满足了各个要素标准进行客观评分。项目评分表所有要素分之和即是同学们完成该项目的得分。所有项目的得分合成即为该实验课程的总得分。这个合成过程是通过课程评分矩阵完成的。本节给出评分矩阵，下一节中给出评分表。
评分矩阵是把多个项目的得分合成课程分数，最直接的方法是把各个项目的分数简单求和或简单平均。然而，为了提供一定的灵活性，主要用于反映不同项目在整个实验中的重要性与复杂度，实际的总分计算并非是这样的简单和而是执行加权和。所谓加权和是赋予每个项目一个权因子，具体的评分矩阵如表1所示。
如果总共有 个项目，则权因子 必须满足以下约束：
其中，与第个项目对应的权因子大小反映的是该项目“受重视”程度，如果某个项目比较重要或是比较复杂，可以赋予它一个相对较大的权因子，反之，则使用小一点的权因子。当然，所有权因子任何情况下都必须满足上述约束条件。
假设每个项目的小计得分为 ，以百分制计分，于是课程的加权总分为
得到的结果依然是一个百分制的课程总成绩。
权因子的引入是十分必要的，它能完美地平衡各个项目的工作量、重要性、复杂程度等各种因素，也使得不同的教学要求得以体现。
三、项目实施与要素的建立
每个实验项目都分为三个流程：项目准备、项目实施及项目总结，这与实际工程项目的流程基本相吻合[9]。对每个流程的规范要求可引导学生从大学最初阶段就走上面向优秀工程师之路，从文档准备、方案提出、实验实施、结果分析及项目总结等方面都得到规范的训练。实验项目要素的分析与定义将反映这些要求。本节以本课程的项目3为例说明如何建立恰当的项目要素。 该项目需要完成基础性验证实验—《模拟电路》中分压偏置式共射放大电路。目的是让同学们能够理解电路原理，构建物理电路，测试电路内部及输出信号。通过本实验项目，帮助同学们理解与掌握：项目的准备，项目实现方案的确定，理论分析与评估，电路设计，合规的项目成品制作，调试与数据分析，项目总结报告的撰写。要素定义与考核要求正是为完成上述目标而设计的，既达到客观评价同学们的工作成绩，又能正确引导同学们实现上述目标。
所谓要素系指设计该实验中需要实现的目的及为此目的必须历经的过程或采取的方法。每个要素的要求必须是具体、可检验且无歧义，不然就意味着要素的定义可能过于宽泛不确定了，需要加以分解或重定义。每个要素赋予一个分值，其大小取决于要素项数及所采用的分值体系。建议使用百分制，且要定义足够数量的要素项，每项的分值不要太高。评价时，一个要素是否完成由教师根据要求的指标，只可以给出完成/未完成的二进制选项。二进制评价是保证客观性的重要机制。表2是一个实例，列出了为本课程项目3设计的所有要素。
该列表中的有几点需要别指出：整个要素列表必须完整覆盖整个项目的全部过程与内容;对于文档的要求应当具体，因为撰写规范文档对于一个工程师极其重要;要素设计遵循引导性原则，可以看出有关焊接、连线、布局等要求十分具体，使同学们在执行过程中自然而然地接受了电子装配方面的一些规范的熏陶。
四、项目与课程考核
课程考核采用全程考核形态，这意味着每个实现项目都构成了课程成绩的一部分，前已说明，合成方法是使用评分矩阵完成，全部项目考核完成后，课程考核也就结束并会得到课程成绩，这部分内容不再重复。
至于项目考核是使用项目评分表完成的，表3展示的是项目评分表的一部分。它是从要素表上作简单扩展而来的，保留要素表的所有内容，扩展出完成状况及得分二个列。方便的做法是设计好一个电子表格，链接有后台数据库的应用程序或是为移动终端开发一个APP应用。设计时，可以把分值及得分列设置成只读模式，仅使得完成状态是可写的，且最好将它定义为逻辑或二进制属性。
五、结论
本文所述的基础电子实验客观评分体系在苏州大学文正学院13、14级学生进行了实际应用，应用结果初步表明以下几个方面：其一，大多数的主观随机性已经被剔除，因为考核要素仅需要判断同学们有没有做到，无论是对同学们自己或是现场打分的老师都是直观明了的。其二，因为明示了每一个项目需要完成与实现的每个细节要素，使得同学们对该项目的目标很清楚，主动性得到某种程度的激发。其三，由于是对每个学生个体执行该评价体系，有利于提高学生对实验的重视程度以及对仪器的熟练使用，实验过程中的“少数人动手，多数人围观”的现象得到明显改善。其四，减轻或消除了现场打分老师的压力，同学们不再会有类似“你怎么只给我这几分？”这样的想法了。
本方所述的评分体系的基本思想并不限于本课程，通过设计适当的项目要素是可以应用于其他课程上。随着教学实践的深入，该体系还可进一步完善与改进的。
参考文献：
[1] Carter G. Assessment of Undergraduate Electrical Engineering Laboratory Studies [J]. Proc. IEEE， Sept. 1980， vol. 127， no. 7： pp. 460-472.
[2] Edward N.S. The Role of Laboratory Work in Engineering Education： Student and Staff Perceptions [J]. Int’l J. Electrical Eng. Education， Jan. 2002， vol. 39， no. 1： pp. 11-19.
[3] Feisel D.L. and D. Rosa. The Role of the Laboratory in Undergraduate Engineering Education [J]. J. Eng. Education， 2005， vol. 94， no. 1： pp. 121-130.
[4] Walvoord， B. & V. Anderson. Effective Grading： A Tool for Learning and Assessment [M]. San Francisco： Jossey-Bass， 1998.
[5] Chika I. E.， D. Azzi and R. Williams. Students’ Laboratory Work Performance Assessment [C]. Conference ICL2008， September 24 -26， 2008. Villach， Austria.
[6] Achumba I. E.， D. Azzi， V. L. Dunn， et al. Intelligent Performance Assessment of Students’ Laboratory Work in a Virtual Electronic Laboratory Environment [J]. IEEE Tr. Learning Tech.， Apr.-June 2013， vol. 6， no. 2： pp. 103-115.
[7]陆冬妹，岑小梅.层次分析法在模拟电子电路实验课成绩评分中的应用[J].百色学院学报，2009，第22卷，第3期：65-70页.
[8]张学文，司佑全. 《电子技术》实验报告存在的问题及对策[J]. 湖北师范学院学报：自然科学版， 2015， 第3期：97-101.
[9] Schwalbe K. Information Technology Project Management， 7th Edition [M]. Boston： Course Technology， 2014.
[10] Watai L. L.， S. A. Francis and Arthur J. Brodersen. A Qualitative and Systematic Assessment Methodology for Course Outcomes from Formal Laboratory Work Products in Electrical Engineering [J]. in Proc. 37th ASEE/IEEE Frontiers in Education. 2007： F2C21-F2C26.
【关键词】电子基础实验 客观评价 评分矩阵
【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）11-0210-02
一、引言
电子技术基础实验在苏州大学是电子类专业学生最先接触到的专业实验课程，该实验课程的主要内容与目的是：1）帮助学生认识各种类型的电子元器件并确定元件参数;2）培养学生掌握电子类实验所用基础仪器的特性与使用方法;3）引导学生能能够根据已学电路知识设计与分析基本电路、练习焊接技能并学会电路检错与调试。总之，通过本实验课程的学习，同学们能够经历基本电子线路从认识、应用到设计与实现的整个流程，建立对电子电路设计与调试的感性认识，获得相关的基本技能。
实验对于工程学科课程教学的重要性已经是被广泛认识的，诸多的作者探讨了实验的目的、过程及要求等[1][2][3]。实验教学的评价机制则是用于确定教学的效果及过程中可能存在的问题或不足，对于教与学两个方面水平的提高具有引导意义。事实上，分数被同学们视之为努力学习的成果，教师们视之为勤奋工作的回报，它至少具有四方面的属性[4]：学生学习效果的评价，学生大学期间表现与未来潜质的一种反映，学生继续学习与不断进步的动力以及一门课程或一个阶段结束的标记。此外，教师还可以依据分数所关联的同学们学习状况信息来指引日后的教学安排与策略，优化教学方法。可见课程评分是件严肃的事情，应予以充分的重视。
实验课程的评分对于教师而言是费时且具一定的挑战性[5]。对于不同的课程不同的学校以及不同的教师，考核的方法也会有所不同。I. E. Achumba等人对于虚拟电子实验环境的实验结果评价给出了一种智能评估方法[6]，而陆冬妹等人则讨论了层次分析法的应用[7]。对于不同的课程、教学对象与实验设计，恰当的评价系统的设计是必要的。
现行的实验考核中，评价学生实验成绩事实上一直是个难题。基础电路实验这一类实验课程常规的考核方法有：（1）随机挑选已做过的一个实验，考核是再做一遍，老师根据完成情况打分;（2）对提交的实验报告质量进行打分。然而这两种评分方法存在一些共同的问题：主观性、随机性与模糊性，进而给教师与同学都可能带来困扰。前者各个实验难度难免存有差异，公平性存疑;后者则因为仅取决于所提交的实验报告，常会出现实验内容描述和数据分析等方面同学之间类同的情况[8]，体现不出他们实验中实际准备与完成的真实情形，甚至有时候老师别无选择地只好根据书写的认真程度来给出评价。综上所述，有必要建立实验的客观评分机制来反映同学们实际的实验进程与实验成果。
本文结合苏州大学文正学院电子基础实验课程的教学实践，提出了适用于该课程的客观评价体系，包括评分标准的设计与这种评分体系的结构。该方法也可适用于相关实验课程的评价体系的建立与实践中。
二、电子技术实验客观评分机制及评分矩阵
电子技术实验客观评分体系包括考核项目、标准、分值、评分表及评分矩阵的设计与应用。考核项目是由实验设计所决定的，本实验课程包含三个项目：电子元器件识别与参数测量，基础仪器使用方法，以及基本电路的设计、焊接与调试。每个项目细化为多个考核要素，每个要素有考核标准并被赋予分值。一个项目的全部要素一起构成该项目的评分表。
项目评分表及其中关于要素的定义把同学们在实验准备、实施及总结等项目执行全程的学习状况体现到这些要素的完成情况上，教师通过考核同学们是否满足了各个要素标准进行客观评分。项目评分表所有要素分之和即是同学们完成该项目的得分。所有项目的得分合成即为该实验课程的总得分。这个合成过程是通过课程评分矩阵完成的。本节给出评分矩阵，下一节中给出评分表。
评分矩阵是把多个项目的得分合成课程分数，最直接的方法是把各个项目的分数简单求和或简单平均。然而，为了提供一定的灵活性，主要用于反映不同项目在整个实验中的重要性与复杂度，实际的总分计算并非是这样的简单和而是执行加权和。所谓加权和是赋予每个项目一个权因子，具体的评分矩阵如表1所示。
如果总共有 个项目，则权因子 必须满足以下约束：
其中，与第个项目对应的权因子大小反映的是该项目“受重视”程度，如果某个项目比较重要或是比较复杂，可以赋予它一个相对较大的权因子，反之，则使用小一点的权因子。当然，所有权因子任何情况下都必须满足上述约束条件。
假设每个项目的小计得分为 ，以百分制计分，于是课程的加权总分为
得到的结果依然是一个百分制的课程总成绩。
权因子的引入是十分必要的，它能完美地平衡各个项目的工作量、重要性、复杂程度等各种因素，也使得不同的教学要求得以体现。
三、项目实施与要素的建立
每个实验项目都分为三个流程：项目准备、项目实施及项目总结，这与实际工程项目的流程基本相吻合[9]。对每个流程的规范要求可引导学生从大学最初阶段就走上面向优秀工程师之路，从文档准备、方案提出、实验实施、结果分析及项目总结等方面都得到规范的训练。实验项目要素的分析与定义将反映这些要求。本节以本课程的项目3为例说明如何建立恰当的项目要素。 该项目需要完成基础性验证实验—《模拟电路》中分压偏置式共射放大电路。目的是让同学们能够理解电路原理，构建物理电路，测试电路内部及输出信号。通过本实验项目，帮助同学们理解与掌握：项目的准备，项目实现方案的确定，理论分析与评估，电路设计，合规的项目成品制作，调试与数据分析，项目总结报告的撰写。要素定义与考核要求正是为完成上述目标而设计的，既达到客观评价同学们的工作成绩，又能正确引导同学们实现上述目标。
所谓要素系指设计该实验中需要实现的目的及为此目的必须历经的过程或采取的方法。每个要素的要求必须是具体、可检验且无歧义，不然就意味着要素的定义可能过于宽泛不确定了，需要加以分解或重定义。每个要素赋予一个分值，其大小取决于要素项数及所采用的分值体系。建议使用百分制，且要定义足够数量的要素项，每项的分值不要太高。评价时，一个要素是否完成由教师根据要求的指标，只可以给出完成/未完成的二进制选项。二进制评价是保证客观性的重要机制。表2是一个实例，列出了为本课程项目3设计的所有要素。
该列表中的有几点需要别指出：整个要素列表必须完整覆盖整个项目的全部过程与内容;对于文档的要求应当具体，因为撰写规范文档对于一个工程师极其重要;要素设计遵循引导性原则，可以看出有关焊接、连线、布局等要求十分具体，使同学们在执行过程中自然而然地接受了电子装配方面的一些规范的熏陶。
四、项目与课程考核
课程考核采用全程考核形态，这意味着每个实现项目都构成了课程成绩的一部分，前已说明，合成方法是使用评分矩阵完成，全部项目考核完成后，课程考核也就结束并会得到课程成绩，这部分内容不再重复。
至于项目考核是使用项目评分表完成的，表3展示的是项目评分表的一部分。它是从要素表上作简单扩展而来的，保留要素表的所有内容，扩展出完成状况及得分二个列。方便的做法是设计好一个电子表格，链接有后台数据库的应用程序或是为移动终端开发一个APP应用。设计时，可以把分值及得分列设置成只读模式，仅使得完成状态是可写的，且最好将它定义为逻辑或二进制属性。
五、结论
本文所述的基础电子实验客观评分体系在苏州大学文正学院13、14级学生进行了实际应用，应用结果初步表明以下几个方面：其一，大多数的主观随机性已经被剔除，因为考核要素仅需要判断同学们有没有做到，无论是对同学们自己或是现场打分的老师都是直观明了的。其二，因为明示了每一个项目需要完成与实现的每个细节要素，使得同学们对该项目的目标很清楚，主动性得到某种程度的激发。其三，由于是对每个学生个体执行该评价体系，有利于提高学生对实验的重视程度以及对仪器的熟练使用，实验过程中的“少数人动手，多数人围观”的现象得到明显改善。其四，减轻或消除了现场打分老师的压力，同学们不再会有类似“你怎么只给我这几分？”这样的想法了。
本方所述的评分体系的基本思想并不限于本课程，通过设计适当的项目要素是可以应用于其他课程上。随着教学实践的深入，该体系还可进一步完善与改进的。
参考文献：
[1] Carter G. Assessment of Undergraduate Electrical Engineering Laboratory Studies [J]. Proc. IEEE， Sept. 1980， vol. 127， no. 7： pp. 460-472.
[2] Edward N.S. The Role of Laboratory Work in Engineering Education： Student and Staff Perceptions [J]. Int’l J. Electrical Eng. Education， Jan. 2002， vol. 39， no. 1： pp. 11-19.
[3] Feisel D.L. and D. Rosa. The Role of the Laboratory in Undergraduate Engineering Education [J]. J. Eng. Education， 2005， vol. 94， no. 1： pp. 121-130.
[4] Walvoord， B. & V. Anderson. Effective Grading： A Tool for Learning and Assessment [M]. San Francisco： Jossey-Bass， 1998.
[5] Chika I. E.， D. Azzi and R. Williams. Students’ Laboratory Work Performance Assessment [C]. Conference ICL2008， September 24 -26， 2008. Villach， Austria.
[6] Achumba I. E.， D. Azzi， V. L. Dunn， et al. Intelligent Performance Assessment of Students’ Laboratory Work in a Virtual Electronic Laboratory Environment [J]. IEEE Tr. Learning Tech.， Apr.-June 2013， vol. 6， no. 2： pp. 103-115.
[7]陆冬妹，岑小梅.层次分析法在模拟电子电路实验课成绩评分中的应用[J].百色学院学报，2009，第22卷，第3期：65-70页.
[8]张学文，司佑全. 《电子技术》实验报告存在的问题及对策[J]. 湖北师范学院学报：自然科学版， 2015， 第3期：97-101.
[9] Schwalbe K. Information Technology Project Management， 7th Edition [M]. Boston： Course Technology， 2014.
[10] Watai L. L.， S. A. Francis and Arthur J. Brodersen. A Qualitative and Systematic Assessment Methodology for Course Outcomes from Formal Laboratory Work Products in Electrical Engineering [J]. in Proc. 37th ASEE/IEEE Frontiers in Education. 2007： F2C21-F2C26.